固体火箭发动机隔热层以橡胶基耐烧蚀材料为主,为获得更优异的隔热材料,本文开展了以硅橡胶为基础的耐烧蚀材料研究。通过单因素法对由硅橡胶、白炭黑和碳纤维三者构成的硅橡胶基胶进行了讨论,并从SiC、ZrO2、ZrB2、B4C中选出合适的耐烧蚀填料,最后通过正交实验对ZrO2/硅橡胶复合材料进行了系统的研究,得到了最优配方,并对烧蚀层做了初步分析。研究结果表明：PVMQ的含量增加可以有效的增强基胶的耐烧性能,对力学性能影响小。白炭黑对基胶的力学性能起到重要的补强作用,但对增强耐烧蚀性无效果。碳纤维提高基胶耐烧蚀性能,但会降低基胶的力学性能,6mm碳纤维效果好于3mm碳纤维。所用四种无机填料中ZrO2最适宜作为耐烧蚀填料。ZrO2的含量增加会大大提高基胶的耐烧蚀性能,对力学性能影响小。ZrO2/硅橡胶耐烧蚀复合材料中,PVMQ的含量对其耐烧蚀性影响最为重要,白炭黑对力学性能起主导作用,Zr02的加入对复合材料起到了积极作用。最优配方为m(PVMQ)/[m(VMQ)+m(PVMQ)]=50%的硅橡胶100份,白炭黑30份,6mm碳纤维12份,Zr0230份。其质量烧蚀率为0.028g/s,线烧蚀率为0.044mm/s,抗拉强度5.28MPa,密度1.29g/cm3。ZrO2/硅橡胶耐烧蚀复合材料烧蚀后可分为表面层、碳化层、热解层、基体层。表面层主要是由SiO2形成的覆盖层。碳化层是由碳、ZrO2、碳纤维、SiO2穿插形成的致密结构。烧蚀过程中产生了微量SiC分布在表面层和碳化层中,烧蚀层中的SiO2有一部分来自硅橡胶的分解。